一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及材料化学领域，首先，提供了一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料，包含以下原料：低熔点玻璃粉、固化剂、石墨烯、电气石粉末、氮化硅粉末、氧化铝、钴黑、润湿分散剂、增稠剂、水。本发明专利技术还提供了该水性微晶玻璃功能陶瓷涂料的制备方法以及该水性微晶玻璃功能陶瓷涂料在耐高温高硼硅玻璃基材表面涂层材料的应用，形成具有一定导热率的薄膜层，该薄膜层在烧水的情况下，可激发原子间的共振效应，并释放出高能红外（远红外）线；被加热的水，在原子共振谐振与红外（远红外）线作用下，可迅速升温，改善小分子团水质及远红外除氯作用有效保护耐高温高硼硅玻璃基材的受热均匀性，且安全无毒，环保健康。环保健康。环保健康。

【技术实现步骤摘要】
一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及材料化学领域，具体涉及一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]普通玻璃在常温下碰到100℃的热水会破裂的最大原因是玻璃壶的热量不均匀，倒入其中的水集中在一点，温度瞬间上升，使玻璃锅受热不均匀时瞬间爆裂。高硼硅玻璃电热水壶是添加了硼传统玻璃釉的水玻璃砂，需要通过1000℃以上高温烧制高硼玻璃水玻璃砂、苏打水和石灰，有效避免普通玻璃水炸裂问题。高硼硅玻璃具高强度、高硬度、高透光率、低膨胀率等优点，特别是具有热均匀性的特殊优点。因此，电陶炉辐射加热高硼硅玻璃烧水壶在市场备受消费者认可和接受，如何将健康饮水结合起来，本技术创新提出一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料材料，让辐射加热的水分子通过纳米微分子摩擦形成小分子团，加速产生热能，通过微晶玻璃板为载体，辐射出远红外线，使被辐射热能达到快速升温的一种功能型高硼硅玻璃烧水壶。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足之处，本专利技术目的之一在于提供一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料，所制得的涂层性能稳定，安全性高，不含重金属及PFOA等有害物质，可耐高温，耐磨性强，不易碎裂，耐酸耐碱，更加不怕冷热剧变。
[0004]本专利技术目的之二在于提供一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料的制备方法，所述水性微晶玻璃功能陶瓷涂料的制备方法生产成本低，工艺稳定，产品性能稳定。
[0005]提供一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料，包含以下重量份数的原料：低熔点玻璃粉45～55份、固化剂5～10份、石墨烯5～8份、电气石粉末6～8份、氮化硅粉末8～12份、氧化铝8～10份、钴黑1～3份、润湿分散剂8～10份、增稠剂5～8份、水25～35份。
[0006]进一步地，所述低熔点玻璃粉的制备方法为：将原料SiO2、Li2O、ZnO、BaO、K2O、Na2O、色素、有机硅树脂搅拌混合均匀，经真空蒸发凝聚工艺熔炼合成玻璃体；再经洗涤、干燥、粗磨、保纯精磨、精密分级的工序，即制备得到所述低熔点玻璃粉。
[0007]进一步地，所述低熔点玻璃粉，包含以下重量份数的原料：SiO
2 10～20份、Li2O 5～10份、ZnO 5～10份、BaO 5～10份、K2O 5～10份、Na2O 5～10份、色素5～10份、有机硅树脂5～10份。
[0008]进一步地，所述SiO2为粒径为40
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50nm的纳米二氧化硅，所述Li2O、ZnO、BaO、K2O、Na2O为无铅高纯环保材料。
[0009]优选地，所述低熔点玻璃粉的制备方法，具体包括以下步骤：按照所述低熔点玻璃粉配方量的重量份数，称取配方量的原料SiO2、Li2O、ZnO、BaO、K2O、Na2O、色素、有机硅树脂；将称重后的原料搅拌混合均匀，经真空蒸发凝聚工艺熔炼
合成玻璃体，得到低温环境下熔融共聚结晶产生氧化硅类金属盐；再经洗涤、干燥、粗磨、保纯精磨、精密分级的工序，制备得到所述低熔点玻璃粉。
[0010]进一步地，所述低熔点玻璃粉粉末的制备方法中，所述真空蒸发凝聚工艺中，真空度为
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0.09～
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0.1MPa，加热温度为450℃～550℃，得到低温环境下熔融共聚结晶氧化硅类金属盐。
[0011]进一步地，所述固化剂为氨基硅烷，具有两种功能团，即氨基和乙氧基。其中三个可水解基团（乙氧基），在反应中先水解生成硅醇，由于硅醇不稳定，极易与无机物或金属表面的羟基结合脱水，从而与无机物或金属结合起来。氨基上带有两个活泼氢可以和各种聚合物发生反应，从而通过化学键将两种性质完全不同的材料紧密的结合起来。
[0012]进一步地，所述石墨烯具有高的比表面积、良好的导电性、优异的化学稳定性和导热性等特性，使其在涂料中的应用受到广泛关注，并由此展开了大量的研究工作。石墨烯是一种新型的功能纳米材料，具有导电性能卓越、化学稳定性优异、力学性能突出、导热性高等特点，因而在涂料中有着广泛的应用。石墨烯在防腐、导电、建筑隔热、海洋防污和阻燃等功能性涂料体系中均可大幅提高涂料的综合性能，展现出诱人的潜在应用前景。
[0013]进一步地，所述电气石粉末为电气石矿物，以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物粉末，具有压电性、热释电性、导电性、远红外辐射和释放负离子性等独特性能，通过物理或化学方法与其他材料复合，水性微晶功能涂料的新应用。
[0014]进一步地，所述氮化硅粉末，由于氮化硅与氧化铝等能形成很强的结合，所以可用作结合材料，以不同配比进行改性。氮化硅陶瓷材料具有热稳定性高、抗氧化能力强以及产品尺寸精确度高等优良性能。由于氮化硅是键强高的共价化合物，并在空气中能形成氧化物保护膜，所以还具有良好的化学稳定性，1200℃以下不被氧化，1200～1600℃生成保护膜可防止进一步氧化，并且不被铝、铅、锡、银、黄铜、镍等很多种熔融金属或合金所浸润或腐蚀，但能被镁、镍铬合金、不锈钢等熔液所腐蚀。氮化硅陶瓷材料可用于高温工程的部件，冶金工业等方面的高级耐火材料，化工工业中抗腐蚀部件和氮化硅陶瓷具有高强度、耐高温的特点，在陶瓷材料中其综合力学性能最好，耐热震性能、抗氧化性能、耐磨损性能、耐蚀性能好，是热机部件用陶瓷的第一候选材料。
[0015]进一步地，所述润湿分散剂为聚乙二醇，因而用量低。有效提高涂层的亲水性，固化温度升至300℃以上会发生热裂解，分解产物是挥发性的，特别适用于高硼硅玻璃烧水壶外表面涂料应用。
[0016]进一步地，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂，分子上同时具有亲水和疏水基团，疏水基团与涂膜的基体有较强的亲合性，可增强涂膜的耐水性。由于乳胶粒子参与了缔合，不会产生絮凝，流平性好，因而可使涂膜光滑，有较高的光泽度。
[0017]所述氧化铝为纳米氧化铝。
[0018]进一步地，所述水为去离子水。
[0019]为实现上述目的之二，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料的制备方法，包括如下步骤：S1、将配方量的润湿分散剂、低熔点玻璃粉加入水中，搅拌、混合充分，得到混合物；S2、向步骤S1制得的混合物中加入配方量的石墨烯、电气石粉末、氮化硅粉末、氧
化铝、钴黑，然后高速搅拌、分散均匀，得到分散体系；S3、向步骤S2制得的分散体系中加入配方量的增稠剂、固化剂，搅拌、混合均匀，所制得的混合物即为所述水性微晶玻璃功能陶瓷涂料。
[0020]进一步地，所述步骤S1中，搅拌的转速为1500～1600r/min；进一步地，所述步骤S2中，搅拌的转速为1800～1900r/min，搅拌分散用的时间为2～3小时。
[0021]为实现上述目的之三，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供的一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料在耐高温高硼硅玻璃基材表面涂层材料的应用，所述水性微晶玻璃功能陶瓷涂料形成有一定导热率的薄膜层，该薄膜层在电陶炉辐射加热高硼硅玻璃烧水壶情况下，可激发原子间的共振效应，并释放出高能红外（远红外）线；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料，其特征在于，包含以下重量份数的原料：低熔点玻璃粉45～55份、固化剂5～10份、石墨烯5～8份、电气石粉末6～8份、氮化硅粉末8～12份、氧化铝8～10份、钴黑1～3份、润湿分散剂8～10份、增稠剂5～8份、水25～35份。2.根据权利要求1所述的一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料，其特征在于，所述低熔点玻璃粉的制备方法为：将原料SiO2、Li2O、ZnO、BaO、K2O、Na2O、色素、有机硅树脂搅拌混合均匀，经真空蒸发凝聚工艺熔炼合成玻璃体，得到低温环境下熔融共聚结晶产生氧化硅类金属盐；再经洗涤、干燥、粗磨、保纯精磨、精密分级工序，即制备得到所述低熔点玻璃粉。3.根据权利要求2所述的一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料，其特征在于，所述低熔点玻璃粉，包含以下重量份数的原料：SiO
2 10～20份、Li2O 5～10份、ZnO 5～10份、BaO 5～10份、K2O 5～10份、Na2O 5～10份、色素5～10份、有机硅树脂5～10份。4.根据权利要求1所述的一种水性微晶玻璃功能陶瓷涂料，其特征在于，所述固化剂为氨基硅烷。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟志敏，韩勇敢，范明续，周韵茜，
申请(专利权)人：广东富多新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：